泛雅网络平台辅助下的电磁场理论教学方法研究

赵煦+周龙+陈为真+牟怿

摘要：学生认为电磁场难学的一个重要原因是电磁场的表达式是关于空间和时间的矢量函数，其概念抽象、不易想象，针对这一问题，通过引导学生在泛雅网络平台上观看物理实验视频，帮助学生通过物理现象来理解数学物理方程，达到学生深入理解电磁场理论的目的。通过教学实践，证明了该方法的有效性。

关键词：泛雅平台；电磁场；教学研究

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）19-0178-02

一、教学现状

电磁场理论教学中有两个突出的难点，第一，包含时间参量和空间坐标的矢量函数方程让学生感到难以理解，对其中的方程变换技巧更是不知所措，学生不易从纯理论的角度来认识电磁场，因而限制了学生深入学习的兴趣；第二，电磁场不易从感官上直接体验它的存在形式，对它的研究通常是通过观察物理现象并进行数学演绎来深入认识的，对于学生没有接触过的物理现象和实验，在理解上就会存在问题，那么对应的数学物理方程的理解就会更加困难，因而从纯实验的角度来推演电磁场的理论也是存在局限性的。要解决这两个问题，一方面需要增加学时[1]，加强学生的数学基础，另一方面，对涉及电磁场的实验让学生去一一观摩和尝试[2]，增加对电磁场的直观认识，但这就对教学的学时数和学校的实验条件提出了很高的要求，这在大多数高校都是不易实现的[3]。要解决的核心问题依然是如何在有限的教学时限内[4]，将电磁场中直观的物理实验和实验所对应的数学物理方程的各种演绎变换联系起来[5]，帮助学生理解课程内容。

二、教研目的

对于只有48个学时的电磁场原理这门课，仅仅讲述其中的理论部分，教学时间就非常紧凑，还需要在教学内容上进行取舍[6]；对于像库伦力实验、莱顿瓶实验、安培力实验等，无论从学校的实验條件还是从安全性角度，都难以安排在学校的课程计划中。为解决理论教学和实验教具的对接问题，改善教学效果，武汉轻工大学有针对性地将泛雅网络平台引入到课程教学中，特别是依托其“视频”功能，将国内外优秀的实验视频进行集中云存储，督促学生按照教学进度进行观看学习，并将课堂的PPT和课后的作业与视频的播放过程结合起来，帮助学生完成课前预习和课后作业，让物理实验和电磁理论模型对照起来，提升学生的学习兴趣和效果。

三、“视频”功能的辅助教学

教师在课前布置预习任务后，学生在课前的两天时间内可以择机观看指定的视频内容，视频内容是针对下一节理论教学课上所对应的实验现象，时间通常不超过30分钟。

为避免学生不完整地观看物理实验视频和观看视频后不能及时做出学习反馈，泛雅平台有针对性地提供了以下几个功能。

1.防拖拽和防窗口切换功能。前者防止学生通过跳跃观看的方法缩短学习时间，保证重要实验节点的无遗漏展示；后者遇到视频播放网页被切换的情况，自动停止视频播放，督促学生切实看完视频内容。

2.视频剪辑功能。教师可以对实验视频进行有针对性的剪辑，将视频中的最主要部分截取出来，突出观看重点，控制播放时间，提高播放效率。对于转瞬即逝的实验现象，比如莱顿瓶放电，则通过剪辑，将实验过程放大并缓速播放，确保学生能够看得清楚。

3.视频时间节点插入功能。在视频播放的时间轴上，插入和某一段视频内容相关的数学物理方程表达式（插入的内容在形式上是课堂PPT的节选，PPT上包含了相关方程的演绎过程以及方程所对应的几何模型），提示学生在观看实验视频的同时，能够将实验现象和矢量方程联系起来综合考虑；有助于学生在理解课程内容时，把抽象的电磁场具象化，使他们能够较为容易地建立起电磁场的概念，并跟随视频和时间轴节点上的PPT内容，来逐步深入学习电磁场理论。

4.插入作业和思考题。在视频观看结束后，提供关于课前预习思考题或者课后作业的文本链接，让学生在网络平台上及时完成视频教学的文字反馈。学生可以以观后感的形式，表述理解模糊的知识点，授课教师则可以根据学生们的建议，适度调整理论教学的侧重点，从而在有限的课堂时间内，可以有针对性地答疑解惑；又或者，根据在线课后作业的反馈情况，授课教师可以及时了解学生对知识点的掌握状况，从而使接下来的授课内容能更加有针对性，也更加符合学生的实际。

依托泛雅网络平台，通过以上四点的工作，一方面拓宽了学生对各种物理现象、物理实验的知识面，对电磁理论的认识逐步具象化，能够将实验现象和矢量函数表达式进行总体认识；另一方面，和传统的纸质作业反馈形式相比，缩短了教学反馈周期，使教师能够更快、更准确地了解学生的需求和知识掌握现状，并有更加充裕的时间进行有针对性地课程内容调整，从而更好地帮助学生掌握电磁场理论。

四、教学效果评价

在电气专业的电磁场原理教学中，单独抽出了一部分学生进行了视频辅助教学的尝试，通过对比发现，有视频辅助的学生学习的畏难情绪明显降低，平时作业的质量明显提高，上课回答问题的逻辑性明显增强，期末考试高分学生增加，低分学生很少，总体成绩趋于正态分布，且人均成绩较高。而常规教学下的学生成绩则分布不均衡，呈现高分和低分两极分化的情况，学生的学习兴趣也相对较低。此外，学生在教务系统中进行教学质量评价反馈时，有视频辅助的学生都肯定了该方法对他们学习的促进作用，认为通过该方法可以更快、更好地建立电磁理论概念，对课堂理论学习有非常好的补充作用。总体而言，通过学生的教学评价，该方法的教学效果评价是积极的。

五、结语

泛雅网路平台的“视频”功能，以相对低的成本，有效地解决了因为课时有限、课堂实验条件有限导致的电磁场理论教学过于抽象的问题。使学生能够通过视频展示的物理现象、物理实验联想到电磁场矢量方程，架起实践和理论之间的桥梁，使电磁理论模型在学生心目中不再抽象，而是具体的、可以逐步去钻研的。由于实验的视频容易理解，因而更容易激发学生的学习热情和兴趣，从而为课程理论教学的顺利展开和深入探讨提供了一条有效的教学路径。从对学生的教学效果反馈来看，本文的方法是积极和有效的，该方法是对电磁场理论教学的一个有益补充。

參考文献：

[1]曹洪龙，郭辉萍.基于网络教学平台的“电磁场与电磁波”教改[J].实验室研究与探索，2014，33（8）：191-193.

[2]胡江.美国MIT“电与磁”公开课的启示[J].电气电子教学学报，2012，34（6）：110-111.

[3]彭麟，姜兴.中美高校电磁场教学比较研究[J].中国电力教育，2014，（17）：73-74.

[4]傅文珍.少学时情况下“工程电磁场”教学体系改革[J].中国电力教育，2013，（23）：66-67.

[5]赵煦，周龙.电磁场理论教学中的课程评价方式研究[J].教育教学论坛，2017，（7）：222-223.

[6]范东伟，李慧奇.工程电磁场课程内容调整建议及教改实践[J].实验科学与技术，2015，13（6）：190-191.

A Study on Teaching Methods of Electromagnetic Field Theory Assisted by Fanya Network Platform

ZHAO Xu，ZHOU Long，CHEN Wei-zhen，MOU Yi

（ School of Electrical and Electronic Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan，Hubei 430048，China）

Abstract：one important reason that electromagnetic field is considered by students to be difficult is，these formulations of electromagnetic are about vector function of space and time. And electromagnetic field theory is conceptually abstract and hard to suppose. Involving this problem，to guide students to watch video about physical experiments and then to aid students to understand mathematical physics equation by physical phenomenon on Fanya network platform. Through teaching practice of watching video before and after class，the effectiveness of this method is confirmed that students make progress on understanding the theory of electromagnetic.

Key words：fanya platform；electromagnetic field；teaching study